【教学课件】第一章信号及其描述.ppt
《【教学课件】第一章信号及其描述.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【教学课件】第一章信号及其描述.ppt(66页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚第一章、信号及其描述第一章、信号及其描述本章学习要求:本章学习要求:1 1、了解信号分类方法、了解信号分类方法 2 2、掌握信号时域波形分析方法、掌握信号时域波形分析方法3 3、掌握信号频域频谱分析方法、掌握信号频域频谱分析方法4 4、了解随机信号分析方法、了解随机信号分析方法上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚第一节第一节 信号的分类与描述信号的分类与描述一一 信信号号的的分分类类(被被测测量量参参
2、数数变变化化 信信号号变化)变化)信信号号的的分分类类主主要要是是依依据据信信号号波波形形特特征征来来划划分分的的,在在介介绍绍信信号号分分类类前前,先先建建立立信信号号波波形形的的概概念。念。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚信信号号波波形形:被被测测信信号号信信号号幅幅度度随随时时间间的的变变化化历历程程称称为为信信号号的的波波形形。(通通常常用用时时间间函函数数或或图图形形来表示来表示)波形波形上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明
3、刚0At信号波形图:信号波形图:用被测物理量的用被测物理量的强度作为纵坐强度作为纵坐标标,用,用时间做横坐标时间做横坐标,记录被测物理量随时,记录被测物理量随时间的变化情况。间的变化情况。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚 为深入了解信号的物理实质,将其进行分类研究为深入了解信号的物理实质,将其进行分类研究是非常必要的,从是非常必要的,从不同角度观察信号不同角度观察信号,可分为:,可分为:1 1 从
4、信号描述上分从信号描述上分-确定性信号与非确定性信号(随机信号);确定性信号与非确定性信号(随机信号);3 3 从信号的幅值和能量上从信号的幅值和能量上-能量信号与功率信号;能量信号与功率信号;-时域、频域和幅值域;时域、频域和幅值域;2 2 从信号连续性分从信号连续性分-连续时间信号与离散时间信号;连续时间信号与离散时间信号;4 4 从分析域上从分析域上上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚1 1 确定性信号与随机信号(非确定性信号)确定性信号与随机信号(非确定性信号)可以用可以用明确数学关系式描述的信号称为确明确
5、数学关系式描述的信号称为确定性信号定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号非确定性信号。随机信号随机信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚例:单自由度质量弹簧系统作无阻尼自由振动时的位移:mk上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚a)a)周周期期信信号号:按按一一定定时时间间间间隔隔周周而而复复始始重重复复出出现现,无无始无终的信号始无终的信号,可表达为:,可表达为:x(tx(t)=)=x(tx
6、(t+nTnT)简单周期信号简单周期信号复杂周期信号复杂周期信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚复杂周期信号:由若干频率之比为有理数的正弦信号组合而成的周期信号。x(t)t0上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚b)b)非周期信号:不会重复出现的信号。非周期信号:不会重复出现的信号。1)、准周期信号、准周期信号:准周期信号是由一些不同频率的简谐准周期信号是由一些不同频率的简谐信号合成的,组成它的简谐分量的频率之比不全为有信号合成的,组
7、成它的简谐分量的频率之比不全为有理数。如:理数。如:上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚2)、)、瞬态信号(时限信号):持续时间有限的信号特点:只在有限的时域取值,而在其余时域数值为瞬态量与周期信号相比:周期为无穷大x(t)t(瞬态量例)x(t)t(瞬态量例)tx(t)(瞬态量例)上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚如如x(t)=e-Bt.Asin(2ft)=e-Bt.Asin(t)上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技
8、术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚2 2 连续信号与离散信号连续信号与离散信号a)a)连连续续信信号号:信信号号表表达达式式中中独独立立变变量量在在所所有有时时间间点点上上有有定义定义b)b)离散时间信号离散时间信号:在若干时间点上有定义在若干时间点上有定义采样信号采样信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚a)能量信号能量信号P(t)U2(t)/R(一一般般被被测测信信号号电电压压x(t)(电电流流)信信号号)则瞬时功率为:则瞬时功率为:P(t)x(t)2/R,当当R=1时时,P(t)
9、x(t)2,瞬瞬时时功功率率的的积积分分就就是是信信号号在在该该时时间间内内的的能能量量。不不考考虑虑量量纲纲将将x(t)2作作为为信信号号功功率率,将将对对功功率率的的积积分分称称为能量。为能量。3能量信号与功率信号能量信号与功率信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚在所分析的区间(在所分析的区间(-,),能量为有限值的信),能量为有限值的信号称为能量信号,满足条件:号称为能量信号,满足条件:一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。简一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。简称能量信号称能量信号上海大学机电学院机自
10、系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚在在所所分分析析的的区区间间(-,),能能量量不不是是有有限限值值b)功率信号(平均功率)功率信号(平均功率)此时,研究信号的平均功率更为合适。此时,研究信号的平均功率更为合适。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚一一般般持持续续时时间间无无限限的的信信号号都都属属于于功功率率信信号号:上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚二二 信号的时域描述
11、和频域描述信号的时域描述和频域描述a)a)时时域域信信号号:直直接接观观测测或或记记录录得得到到的的信信号号,一一般般以以时时间间为为独独立立变变量量的的信信号号,能能反反映映幅幅值值随随时时间间变变化化的的关关系系,而而不不能能明明显显揭揭示示信信号号的的频频率率组组成关系成关系。复杂周期信号复杂周期信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚时时域域有有限限信信号号:在在时时间间段段 (t1(t1,t2)t2)内内有有定定义义,其外恒等于零其外恒等于零三角脉冲信号三角脉冲信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机
12、自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚b)b)频频域域信信号号 将将时时域域描描述述的的信信号号通通过过适适当当方方法法变变成成信信号号的的频频域域描描述述。即即以以频频率率为为独独立立变变量量来来描述信号。描述信号。频频域域有有限限信信号号:在在频频率率区区间间(f(f1 1,f f2 2 )内内有有定定义义,其外恒等于零其外恒等于零 正弦波幅值谱正弦波幅值谱上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚 其目的是为了其目的是为了研究信号的频率结构和研究信号的频率结构和各频率成分的幅值
13、、相位关系各频率成分的幅值、相位关系。应对信号。应对信号进行频谱分析。揭示信号内各频率成分的进行频谱分析。揭示信号内各频率成分的幅值、相位与频率的对应关系或者信号能幅值、相位与频率的对应关系或者信号能量沿频率的变化。量沿频率的变化。在频谱分析时,在频谱分析时,以频率为横坐标以频率为横坐标,分别,分别以以幅值或相位为纵坐标幅值或相位为纵坐标,便得到,便得到幅频谱和相幅频谱和相频谱频谱。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚根据不同的要求可分别采用不同根据不同的要求可分别采用不同时域和频域时域和频域的描述方法。的描述方法
14、。如要如要测定机器的振动烈度,则采用时域描述测定机器的振动烈度,则采用时域描述用振动速度的均方根值来作为评定指标。用振动速度的均方根值来作为评定指标。如要如要寻找振动根源(来源),则必须采用频寻找振动根源(来源),则必须采用频域分析来解决。域分析来解决。(齿轮的啮合频率(齿轮的啮合频率=转速转速齿数齿数/60 HZ/60 HZ)。)。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚例如:齿轮振动的测试,来例如:齿轮振动的测试,来寻找振动根源(来源)寻找振动根源(来源),则必须采用频域分析来解决,则必须采用频域分析来解决波形波形
15、(齿轮的啮合频率(齿轮的啮合频率=转速转速齿数齿数/60(HZ)。)。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚信号的频域分析方法:信号的频域分析方法:信号频域分析是采用傅立叶级数或变换将信号频域分析是采用傅立叶级数或变换将时域信号时域信号x(t)x(t)变换为频域信号变换为频域信号X(f)X(f),从而帮助,从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。人们从另一个角度来了解信号的特征。8563ASPECTRUM ANALYZER 9 kHz-26.5 GHz傅里叶傅里叶级数或级数或变换变换X(t)=sin(2nft)0t
16、0f上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚信号频谱信号频谱X(f)X(f)代表了信号在不同频率分代表了信号在不同频率分量成分的大小,能够提供比时域信号波量成分的大小,能够提供比时域信号波形更直观,丰富的信息。形更直观,丰富的信息。时域分析与频域分析的关系时域分析与频域分析的关系时间时间幅值幅值频率频率时域分析时域分析频域分析频域分析上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚 时域分析只能反映信号的时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化幅值随时间
17、的变化情况,情况,除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号的频率除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。组成和各频率分量大小。图例:受噪声干扰的多频率成分信号图例:受噪声干扰的多频率成分信号上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚大型空气压缩机传动装置故障诊断大型空气压缩机传动装置故障诊断上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚时域和频域的对应关系时域和频域的对应关系131Hz147Hz165Hz175Hz频域参数对
18、频域参数对应于设备转应于设备转速、固有频速、固有频率等参数,率等参数,物理意义更物理意义更明确。明确。上海大学机电学院机自系上海大学机电学院机自系机械测试技术机械测试技术第二章第二章信号及其描述陆明刚信号及其描述陆明刚第二节第二节 周期信号的离散频谱周期信号的离散频谱一一.傅立叶级数傅立叶级数三角函数展开三角函数展开(周期信号的频谱(周期信号的频谱分析)分析)周期信号是经过一定时间可以重复出现的周期信号是经过一定时间可以重复出现的信号,满足条件:信号,满足条件:x(t)x(t)=x(t+nT)x(t+nT)任何周期函数,都可以展开成正交函数线性任何周期函数,都可以展开成正交函数线性组合的无穷级
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 教学课件 教学 课件 第一章 信号 及其 描述
限制150内